Так или иначе, для успешного оплодотворения людям действительно требуется много сперматозоидов. Исследования, проведенные в 1950-х годах центрами лечения бесплодия, показали, что мужчины, у которых общее число сперматозоидов в эякуляте всегда меньше 70 млн, часто бесплодны. Вместе с тем начиная с определенного порогового уровня число сперматозоидов слабо коррелирует с плодовитостью. В 1953 году эндокринолог Эдвард Тайлер опубликовал данные, свидетельствующие о том, что при числе сперматозоидов в эякуляте от 70 млн до 200 млн частота зачатий увеличивается с ростом этого показателя, но при более высоких его значениях остается на прежнем уровне. Недавние работы позволили подтвердить и уточнить этот вывод. В 1998 году группа ученых, которую возглавлял специалист по гигиене труда Йенс-Петер Бонде, представила результаты исследования связи вероятности зачатия в течение каждого менструального цикла у 400 пар, планировавших впервые завести детей. При повышении числа сперматозоидов в эякуляте до 125 млн вероятность зачатия увеличивалась от 0 до 25 %, но при дальнейшем повышении данного показателя уже не увеличивалась. Вскоре после этого, в 2002 году, другая группа, которую возглавлял специалист по проблемам здравоохранения Реми Слама, изучила связь времени, требующегося, чтобы забеременеть, с числом сперматозоидов в эякуляте у почти тысячи пар, проживающих в четырех европейских городах и не страдающих бесплодием. При повышении числа сперматозоидов примерно до 200 млн время, требующееся женщине, чтобы забеременеть, сокращалось, но при более высоких показателях числа сперматозоидов у ее партнера оставалось на прежнем уровне. Дальнейшие исследования позволили дополнить эту картину. В 2010 году по заданию Всемирной организации здравоохранения андролог Тревор Купер и его коллеги изучили образцы спермы почти 5000 мужчин из 14 стран, расположенных на четырех континентах, чтобы определить референтные значения анализируемых показателей. Вывод, сделанный по результатам этого исследования, состоял в том, что женщина может забеременеть в течение года, если число сперматозоидов в эякуляте партнера не меньше порогового значения, составляющего около 60 млн. Таким образом, судя по всему, для нормальной плодовитости число сперматозоидов в эякуляте должно составлять от 60 млн до 200 млн. Хотя мы по-прежнему не знаем, почему это так, очевидно, что зачем-то необходимо огромное число сперматозоидов. У других млекопитающих наблюдается похожая картина. Одно удачно спланированное исследование вероятности беременности при естественном оплодотворении у овец показало, что аналогичное пороговое значение числа сперматозоидов в эякуляте составляет около 60 млн: при более низких значениях этого показателя вероятность беременности резко снижается, от 95 % до примерно 30 %.

Как сперматозоиды достигают яйцеклетки, которую им нужно оплодотворить? Здесь нам стоит вновь обратиться к своим родственникам – другим млекопитающим. Половые органы многих из них отличаются от наших одной странной особенностью: наличием бакулюма – кости внутри пениса. Эта кость необычна в двух отношениях: во-первых, она характеризуется самой большой изменчивостью и сильно различается у разных видов, а во-вторых, не соединена ни с какой другой костью. Бакулюм имеется у большинства приматов, а также у летучих мышей, хищников, насекомоядных и грызунов. Особенно сильно он развит у многих хищников. У крупного пса его длина может достигать 10 см, но рекордсменами среди современных млекопитающих считаются моржи, у которых длина бакулюма достигает 75 см. Эта поразительная кость, которую на Аляске называют oosik, с давних пор использовалась для резьбы и в различных ритуалах. Кстати о ритуалах: в лондонском Клубе четвероногих (в который когда-то принимали только мужчин и в котором я состою так давно, что мне довелось голосовать за принятие женщин) бакулюм моржа по традиции используется в качестве председательского молотка. У других млекопитающих бакулюм, напротив, очень маленький. Бакулюм енота легко купить через Интернет, по крайней мере в США: достаточно набрать в любом поисковике «mountain man toothpick» (зубочистка горца).

У некоторых групп млекопитающих бакулюм отсутствует. В этом отношении на людей похожи сумчатые, кролики, тупайи, слоны, сирены, копытные, дельфины и киты. Учитывая, как неравномерно распространен бакулюм среди млекопитающих, разобраться в его эволюции не так-то просто. Возможно, что он был у общего предка всех плацентарных млекопитающих, а затем был утрачен во многих ветвях эволюционного древа, но возможно также, что он развился независимо у нескольких (по меньшей мере пяти) групп плацентарных. Ситуация еще больше осложняется неравномерным распространением бакулюма у приматов. Среди низших приматов он имеется у всех лемуров и лори, нередко достигая больших размеров, но у долгопятов отсутствует. У большинства высших приматов (обезьян), за исключением некоторых обезьян Нового Света и людей, бакулюм есть. У всех обезьян Старого Света присутствует бакулюм, хотя у некоторых видов он большой, а у некоторых – маленький.

Бакулюм, по-видимому, был у предков всех приматов, от которых достался, хотя и несколько уменьшившись в размерах, предкам всех обезьян. У нескольких обезьян Старого Света, таких как мандрилы и некоторые макаки, бакулюм исключительно большой, но он, по-видимому, увеличился у них вторично, вновь уподобив этих обезьян предкам всех приматов. Разные виды макак сильно различаются размерами бакулюма, и эти различия связывают с особенностями их полового поведения. Поскольку у всех человекообразных обезьян бакулюм маленький, его полная утрата в ходе эволюции человека была лишь завершением давно начавшегося процесса. Однажды я сказал своему австралийскому коллеге, специалисту по бакулюмам летучих мышей, что полное отсутствие бакулюма у человека – занимательная эволюционная загадка. Его лаконичный ответ был: «Говори за себя!»

Сравнительные исследования приматолога Алана Дикссона показали, что большой бакулюм обычно связан с продолжительным спариванием. Поэтому логично предположить, что у древних приматов с их большим бакулюмом спаривание длилось дольше, чем у современных, и по мере сокращения продолжительности спаривания укорачивался и бакулюм, который предками человека был полностью утрачен. Иными словами, естественный отбор благоприятствовал сравнительно непродолжительному половому акту. Действительно, опубликованные в 2005 году результаты масштабного исследования, проведенного психиатром Марселем Валдингером и его коллегами из разных стран, показали, что у человека половой акт длится в среднем около 5 минут, хотя в редких случаях его продолжительность может достигать и 45 минут.

Отсутствие бакулюма у людей не только помогает разобраться в эволюции человеческого полового акта, но и позволяет по-новому истолковать библейский сюжет о сотворении Евы из ребра Адама. Очевидно, что этот сюжет имеет символическую подоплеку, но биолог Скотт Гилберт и библеист Зайони Зевит взглянули на него под новым углом. Древневрейское слово tzela, которое переводят как «ребро», на самом деле имеет несколько значений, в частности означает своего рода подпорку. Гилберт и Зевит предположили, что это слово могло означать бакулюм, которого у мужчин действительно нет, в отличие от ребер, с которыми у нас все в порядке. И все же остается непонятным, откуда авторам библейского сюжета могло быть известно о такой человеческой особенности, как отсутствие бакулюма. Среди домашних животных его не имеют все копытные. У собак, как уже отмечалось, бакулюм большой, хотя у кошек довольно маленький. Таким образом, мысль о том, что в человеческом пенисе когда-то была кость, должна была возникнуть из сравнений с собаками.

У мужских особей всех млекопитающих имеется пенис, который может отвердевать перед совокуплением и участвовать во внутреннем оплодотворении, извергая в половые пути самки миллионы крошечных сперматозоидов за одну эякуляцию. Эти два свойства присущи и мужским половым органам человека и восходят к предкам всех млекопитающих, жившим более 200 млн лет назад. Некоторые фундаментальные особенности строения и выработки сперматозоидов определились еще раньше. Например, не только у млекопитающих, но и у всех позвоночных есть пара семенников, в которых имеются производящие сперматозоиды семенные канальцы. До семяизвержения сперматозоиды хранятся в концевой части плотно свернутого придатка – эпидидимиса. В расправленном виде длина человеческого эпидидимиса (придатка яичка) составляет около шести метров (примерно как длина места для парковки), и на прохождение этого расстояния у сперматозоидов уходит от двух до трех недель. Число сперматозоидов, содержащихся в придатке яичка, обычно составляет около 400 млн.

Процесс выработки сперматозоидов в каждом семенном канальце идет циклически. У человека такой цикл занимает около 11 недель – больше, чем у любого другого млекопитающего, для которого этот показатель известен. Разные группы семенных канальцев находятся на разных стадиях производства сперматозоидов, что позволяет работающему семеннику непрерывно поставлять зрелые сперматозоиды. У видов, которые размножаются не круглый год, семенники могут на некоторое время полностью выключаться и сильно уменьшаться в размерах: например, у большинства мадагаскарских лемуров размножение происходит лишь в строго определенное время года и после брачного периода семенники сильно уменьшаются. У серого мышиного лемура во время ежегодного брачного сезона семенники увеличиваются в 10 раз. Другие млекопитающие, в том числе люди, размножаются круглый год, и в зрелом возрасте семенники (яички) всегда сохраняют активность. У мужчин, достигших половой зрелости, яички, сравнимые по размеру с грецким орехом, в среднем производят около 150 млн сперматозоидов в день, то есть около 1500 сперматозоидов на каждое сокращение сердца и более 4 трлн за жизнь средней продолжительности. Причем, несмотря на то, что у человека нет строго ограниченного сезона размножения, уровень тестостерона в крови и скорость выработки сперматозоидов у мужчин все же подчиняются годовому циклу, о котором мы поговорим в следующей главе.

Сперматозоид всегда состоит из трех основных частей: головки, в которой содержится ядро; средней части, где упакована митохондрия (играющая роль бензобака); хвоста, с помощью которого сперматозоид плывет, преодолевая часть пути, отделяющего его от яйцеклетки. В ядре сперматозоида необычайно плотно упакованы хромосомы. Содержащиеся в них гены выключены, потому что молекулы ДНК намотаны на особые белки и соединены с ними довольно жестко. Хотя принципиально сперматозоиды всех млекопитающих устроены одинаково, по форме они могут очень сильно различаться у разных видов. Как это ни странно, хотя размеры сперматозоидов тоже бывают разными у разных видов, обычно они ничуть не увеличиваются с увеличением тела: размеры сперматозоидов мышиных лемуров, крыс, людей, слонов и китов довольно схожи. Более того, размеры сперматозоидов млекопитающих даже демонстрируют слабую обратную зависимость от размеров тела.

Часто утверждается, что слово testify (свидетельствовать) происходит от древнеримского обычая, предписывавшего мужчине, дающему показания в суде, держать в правой руке свои яички (testes). При всей сомнительности этого утверждения не вызывает сомнений, что латинское слово testis первоначально означало «свидетель» и что человеческие тестикулы (яички) находятся в опасном месте, что может засвидетельствовать любой мужчина. Про борцов сумо рассказывают, что их учат во избежание травм массировать свои яички, загоняя их через паховые каналы внутрь брюшной полости, а для игры в крикет отбивающие надевают специальную защитную раковину, чтобы не повредить яички при прямом попадании твердого мяча. Опускание яичек в мошонку – поистине необычайное явление, требующее объяснения. Почему они вообще опускаются, оказываясь в столь опасном положении?

У всех млекопитающих развитие мочевой и половой системы происходит в тесной взаимосвязи и семенники начинают развиваться рядом с почками, в глубине брюшной полости. Чтобы оказаться снаружи, в мошонке, им приходится проделывать большой путь – назад и вниз. Пройдя брюшную полость, каждый семенник выходит в мошонку через паховый канал. Снаружи, вне брюшной полости, семенники подвешены у большинства млекопитающих, в отличие от всех других животных. Это характерно и для всех приматов, в том числе для человека.

Одно из объяснений опускания семенников, выдвинутое на полном серьезе, состояло в том, что после того, как у древних млекопитающих повысился уровень обмена веществ, они стали быстро бегать, и их семенники опустились под действием силы тяжести. Когда я впервые вычитал эту версию, я сразу представил себе абсурдную картину, как другие, более тяжелые органы (сердце, желудок, почки) тоже болтаются в специальных мешочках под туловищем. Близкое, но немного более серьезное объяснение опущения семенников состоит в том, что у многих млекопитающих это позволяет избежать повреждений под действием давления, возникающего в брюшной полости в результате повышенной активности. Но и здесь непонятно, почему то же самое не относится и к другим внутренним органам.

Самое широкое признание получило объяснение, согласно которому опускание семенников связано с потребностью в поддержании в них более низкой температуры, чем внутренняя температура тела, которая у всех млекопитающих исключительно высока. Нередко утверждается, что при повышенной температуре не могут вырабатываться сперматозоиды. На первый взгляд может показаться, что эти представления подтверждаются рядом данных. У людей иногда встречается так называемый крипторхизм – неопущение яичек в мошонку. При этом размеры яичек обычно оказываются существенно меньше нормы. Примерно у 3 % новорожденных мальчиков яички не опущены, причем среди недоношенных это отклонение встречается еще чаще. В 80 % подобных случаев опускание яичек в мошонку происходит уже на первом году жизни, и даже у оставшихся 20 % рано или поздно обычно все же происходит. Но если яички остаются в брюшной полости и по окончании полового созревания, то выработка сперматозоидов оказывается подавленной, и тогда только хирургическим вмешательством можно предотвратить бесплодие.

Однако у человека, как и у всех приматов, яички находятся вне брюшной полости в связи с адаптацией, которая была уже у их общего предка, жившего около 80 млн лет назад. Поэтому нет ничего удивительного в том, что нарушение, при котором яички остаются в брюшной полости, приводит к подавлению выработки сперматозоидов, даже если исходно опускание семенников возникло по какой-то другой причине. К тому же известно немало случаев, когда сперматозоиды вырабатываются и при повышенной температуре. Например, у птиц семенники никогда не бывают опущены, хотя средняя внутренняя температура тела у них даже выше, чем у млекопитающих. Кроме того, притом что у большинства млекопитающих семенники и опущены, из этого правила есть множество исключений. У таких животных семенники остаются в брюшной полости, нередко поблизости от своего исходного положения рядом с почками.

У тех млекопитающих, у которых семенники остаются в брюшной полости, внутренняя температура тела не ниже, чем у млекопитающих с опущенными семенниками, так что идею о том, что повышенная температура неизбежно останавливает выработку сперматозоидов, приходится отвергнуть. На самом деле имеется ряд данных, указывающих на то, что опускание семенников связано не с выработкой сперматозоидов, а с их хранением. Как уже отмечалось, зрелые сперматозоиды хранятся вплоть до семяизвержения рядом с семенником, в концевой части его придатка эпидидимиса. У некоторых млекопитающих семенники в ходе развития не опускаются, но концевая часть их придатков перемещается так, что в итоге оказывается прижатой к нижней стенке брюшной полости. И даже у тех млекопитающих, у которых опускаются и семенники, и их придатки, придатки опускаются впереди семенников и в итоге всегда оказываются еще дальше от брюшной полости, чем семенники. Более того, кожа мошонки нередко бывает безволосой, а значит, легче охлаждается, там, где под ней находятся придатки семенников, но не там, где находятся сами семенники. Имеются убедительные аргументы в пользу того, что пониженная температура в опущенных придатках способствует снабжению хранящихся в них сперматозоидов кислородом.

Вывод о связи хранения сперматозоидов с опусканием семенников у млекопитающих подтверждается и данными по птицам. У птиц сперматозоиды хранятся в семенных пузырьках, функционально соответствующих придаткам семенников млекопитающих. У некоторых певчих птиц семенные пузырьки располагаются в мешочках у основания пениса, где температура на несколько градусов ниже внутренней температуры тела. Обмен веществ у певчих птиц в среднем интенсивнее, чем у других птиц, поэтому можно предположить, что хранение сперматозоидов при пониженной температуре, свойственное некоторым видам, связано с причинами, аналогичными тем, что привели к опусканию семенников у млекопитающих. Так или иначе, факт остается фактом: у большинства птиц сперматозоиды могут и вырабатываться, и храниться при сравнительно высокой температуре. Так что широкому распространению опускания семенников среди млекопитающих должен был способствовать какой-то особый фактор. Возможно, что надежное хранение сперматозоидов особенно важно для млекопитающих потому, что их сперматозоидам приходится преодолевать немалые расстояния, чтобы оплодотворить крошечную яйцеклетку.